能帶理論與電子結構

導帶

/ kun-DUK-shun band /

設想一個座無虛席的音樂廳,每個座位都坐了人——誰也沒法往旁邊挪,因為根本沒有空座可挪。現在再想像正上方有一個幾乎空著的樓座。任何爬上去的人都有大片地方可以走動。在晶體裡,那個幾乎空著的上層就是導帶,而電子正是靠抵達那裡,才獲得了承載電流的自由。

導帶是位於已填滿的價帶正上方的那條較高能量態的能帶,與價帶之間隔著能隙。在絕緣體或半導體裡,它在最冷的溫度下是空的。一個被提升上去的電子——靠加熱、靠光照、或靠摻雜——會發現周圍是一片空著的態的海洋,於是它能在電壓驅動下自由漂移,為導電出力。這正是它得名「導帶」的緣由。

導帶之所以重要,是因為坐在裡面的電子數目決定了半導體導電有多好,而工程師為掌控這個數目花費了巨大的心力。一個常被忽略的微妙之處是:在金屬裡並沒有這種乾淨的分界,因為最頂上那條能帶只是部分填滿,於是它的價帶角色和導帶角色就模糊成了一體。價帶加導帶這套整齊的圖景,其實講的是半導體和絕緣體的故事。

當陽光照到太陽能電池上,光子把矽裡的電子從價帶敲到導帶去。一旦到了導帶,這些被釋放的電子就能被抽出去形成電流——導帶正是把光轉化為可用電能的集結地。

光把電子抬進導帶,它們在那裡可以自由流動形成電流。

電子只有進了導帶才真正善於導電;困在滿滿的價帶底部時,它會因周圍沒有空態而動彈不得,不管你加多大電壓都一樣。

又稱
导带導帶